磁控溅射制备铜、氢共掺杂氧化锌薄膜及其透明导电性能的研究

发布时间：2018-01-07 12:01

  本文关键词：磁控溅射制备铜、氢共掺杂氧化锌薄膜及其透明导电性能的研究　出处：《武汉科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 磁控溅射 共掺杂ZnO薄膜 H_2流量 透明导电性能 衬底温度 膜厚 时效 退火处理

【摘要】：研究表明，H掺杂或Cu掺杂可以显著改变ZnO薄膜的光、电或磁性能，而H、Cu共掺杂ZnO薄膜尽管还有没有广泛的研究，但已有的研究已经表明了在光电器件方面具有潜在的应用背景。本论文拟采用磁控溅射法制备薄膜，通过变化靶材中Cu含量，并且拟在溅射过程中通入不同流量的H2，制备具有不同H、Cu掺杂量的ZnO薄膜，研究制备薄膜的微观结构、光学、电学等性质，探索制备透明导电薄膜的工艺参数，分析H、Cu共掺杂的机制，为H、Cu共掺杂ZnO薄膜的进一步研究和应用奠定基础。 论文首先研究了衬底温度在150℃和300℃下，不同H2流量和Cu掺杂量（0，0.5和2at%）对ZnO薄膜结构和光电性能的影响。实验结果表明，衬底温度为150oC时，三种不同靶材制备的薄膜在合适的H2流量下，可得到单一（002）位向的衍射峰，并且获得最低电阻率（10-2Ω cm）；除了2at%Cu掺杂ZnO薄膜当H2流量超过一定值时，其平均透光率显著降低外，其它薄膜的平均透光率大约在90%左右。当衬底温度为300oC时，三种薄膜获得最低电阻率基本上是当H2流量达到最大值时；除了2at.%Cu掺杂ZnO在H2流量为4.5和6sccm时外，三种薄膜在可见光区域的平均透光率为80%左右。 其次，论文进一步研究了时效和真空退火处理对薄膜导电性能的影响。研究发现，在150oC下制备的薄膜，只有2at%掺铜氧化锌具有良好的电学稳定性，而在300oC下制备的Cu、H共掺杂ZnO薄膜都有着良好的电学稳定性。 最后，，经过真空退火处理后，三种薄膜的电阻率明显增大，但能其导电稳定性也明显提高。
[Abstract]:Research shows that H doped or Cu doped ZnO thin film can significantly change the optical, electric or magnetic properties, and H, Cu Co doped ZnO films although there is no extensive research, but the existing studies have shown that have potential applications in optoelectronic devices. This paper adopts magnetic controlled sputtering thin film preparation. Through the change of the content of Cu in the target, and intends to pass into the different flow during sputtering of H2, preparation of ZnO films with different H, Cu doping, microstructure, preparation of thin film optical, electrical properties, process parameters, to explore the preparation of transparent conductive film of H mechanism, Cu doped H, lay the foundation for further research and application of Cu Co doped ZnO thin films.
The thesis firstly studies the substrate temperature in 150 degrees and 300 degrees under different H2 flow and the concentration of Cu (0,0.5 and 2at%) and the influence on the photoelectric properties of ZnO thin film structure. The experimental results show that the substrate temperature is 150oC, three different target films were prepared on H2 traffic right, can be a single (002) diffraction peak positions, and get the lowest resistivity (10-2 cm); in addition to the 2at%Cu doped ZnO thin films when H2 flow rate exceeds a certain value, the average transmittance decreased significantly, the average transmission rate of the film the other about 90%. When the substrate temperature is 300oC, the three film obtained the lowest resistivity basic is when the H2 flow reaches to the maximum value; in addition to the 2at.%Cu doped ZnO at the flow rate of H2 is 4.5 and 6sccm, three kinds of films in the visible region of the average transmission rate is about 80%.
Secondly, the paper further studies the limitation and influence of vacuum annealing treatment on the conductivity of the films. The study found that the film prepared under 150oC, only the 2at% copper doped Zinc Oxide has good electrical stability, whereas in 300oC prepared Cu, H Co doped ZnO thin films have good electrical stability.
Finally, after vacuum annealing, the resistivity of the three films increased obviously, but the electrical conductivity of the films increased obviously.

【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ132.41;TB383.2

【共引文献】

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本文编号：1392443